9.2 Видеопроба

9.2.1 эволюция видеопробы

Более полно проблема имитационного моделирования иллюстрационной печати может быть раскрыта на примере эволюции телевизионных моделирующих комплексов. Создание первых из них (СР 525 фирмы Топпан, Хро-маскоп фирмы Р. Хелль, отечественная аппаратура Оптимизатор) восходит к началу 70-х гг. В отличие от системы СР 525 комплексы Хромаскоп и Оптимизатор предназначались для визуализации процесса настройки электронных цветоделителей-цветокорректоров до записи изображений на фотопленку. Помимо получения на экране монитора градационного и цветового эквивалента печатного оттиска, эти системы предоставляли оператору возможность еще и сравнивать его с оригиналом. В Хромаскопе изображение ТВ монитора сравнивалось с оптической проекцией оригинала (слайда) на белый матовый экран, а в Оптимизаторе [9.6] с моделью оригинала, создававшейся телевизионным способом на экране того же ЦВКУ. В последнем случае оператору предоставлялась возможность помещать границу раздела двух моделей на любую деталь изображения для сравнительной оценки отличий при тех или иных параметрах цветовой и тоновой корректуры.
Для преобразования цветоделенных сигналов одной цветовой системы в сигналы другой в комплексах такого типа использовались аналоговые нелинейные амплитудные преобразователи - матрицы перехода с фиксированными или регулируемыми, в зависимости от назначения, характеристиками. Смысл подобных преобразований можно пояснить на примере структуры комплекса Оптимизатор, условно представленнойна рис. 9.2.

Рис. 9.2 Телевизионный комплекс имитационного моделирования многокрасочной печати

Матрица 1 представляет собою блок электронной цветокоррекции обычной ТВ системы. С учетом спектральных характеристик люминофоров ТВ монитора и цветоделительных каналов передающей камеры этот блок преобразует ее цветоделенные сигналы в сигналы, обеспечивающие колориметрическую тождественность изображения на экране изобразительному оригиналу, помещенному перед объективом. Видеотракт, в которомс ее помощью осуществляется переход из цветовой системы камеры в цветовую систему ВКУ, служил в подобном комплексе эталонным.
Матрица 2 в моделирующем тракте обеспечивает переход из цветовой системы камерыв цветовую систему устройства электрооптического анализа полиграфического цветоделителя-цветокорректораили считывающего модуля, используемого в данном допечатном процессе. Сигналы на ее выходе идентичны в цветовом отношении сигналам этих устройств,
Следующая в моделирующем тракте матрица 3 по своему устройству и назначению идентична блоку электронной цветокоррекции системы электронного репродуцирования, для визуализации настройки которой предназначен моделирующий комплекс. Регуляторы коэффициентов маскирования этой матрицы вынесены на пульт управления как средство оперативной регулировки. В комплексе Хромаскоп этот блок после настройки коммутировался непосредственно в видеотракт ЭЦК Хромограф 300/350, а настройка системы по следующему оригиналу осуществлялась на дублирующем блоке.
Матрица 4 служит для базовой калибровки комплекса под технологию печати и как бы дублирует устройство или таблицу аналогичного назначения в ЭЦК. Ее параметры изменяют, например, при смене бумаги, красочной триады, характеристик растискивания и т. п.
Моделирующий тракт завершает матрица 5, обеспечивающая переход из цветовой системы полиграфического синтеза в цветовую систему ВКУ.
Необходимость применения передающих камер в подобных комплексах отпала в середине 80-х гг. с появлением цифровых ОЗУ, способных поддерживать телевизионный кадр высокого разрешения с частотой, исключающей мелькания. В цифровой моделирующий комплекс ScanView видеофайл оригинала, минуя матрицу 2, на дискете или по кабелю передавали уже непосредственно из считывающего модуля ЭЦК Магнаскен.
С дальнейшим развитием вычислительной техники и созданием разомкнутых компьютерных допечатных систем устройства видеопробы перестали существовать как самостоятельная номенклатура допечатного оборудования (аналогичная судьба постигла фотонаборные комплексы, оптические читающие устройства и т. п.). Видеопроба сегодня -неотъемлемая часть электронной или компьютерной системы обработки иллюстраций в допечатном процессе. В системе электронного репродуцирования для видеопробы служит экран управляющей ЭВМ, а в компьютерном редакционно-издательском комплексе -видеомонитор рабочего места обработки иллюстративной информации.

9.2.2 цвет на экране монитора

Кинескоп - устройство аддитивного синтеза цвета смешением трех основных излучений, примерные спектральные характеристики которых представлены графиками рис. 9.3. Колориметрические характеристики такого устройства связывают цвет на экране с напряжениями сигналов, которые управляют током пучка электронов, возбуждающих красный, зеленый и синий люминофоры. Эти напряжения получают в цифро-аналоговом преобразователе, на вход которого поступают КЗС коды, как правило, восьмиразрядные. Цвет монитора оценивают в стандартной (МКО) колориметрии, значениями уровней квантования (от 0 до 255) КЗС возбуждений или полными спектральными распределениями. Одно из них, визуально эквивалентное некоторому серому полю равноэнергетического отражателя, рассматриваемому в свете источника D65, приведено на рис. 9.4. Цветность «белого», воспроизводимого монитором при предельных уровнях сигналов на его входе (К = 3 = С = 255) устанавливается равной цветности (х = 0,3127; у = 0,3290) источника, освещающего отображаемый на экране объект. Градационные характеристики трех каналов настраиваются так, чтобы эта цветность сохранялась для всей нейтральной шкалы, т. е. для всех наборов КЗС сигналов равных значений.

Рис. 9.3 Спектральные распределения относительных мощностей излучения люминофоров монитора

Рис. 9.4 Спектр «серого» поля (равноэнергетического отражателя в свете источника D65) метамерный ему на мониторе

Объект и его изображение на мониторе весьма метамерны, поскольку те же самые цветовые значения XYZ обеспечиваются возбуждениями с совершенно отличными, как подтверждают эти графики, физическими характеристиками. В результате, некоторые имеющие «нормальное» зрение наблюдатели разойдутся во мнении о соответствии воспроизводимых цветов цветам объекта. Это обстоятельство, известное как метамеризм наблюдателя, имеет важные последствия для репродукционной практики, когда оператор устанавливает цветовой баланс видеопробы, опираясь лишь на специфику своего зрения. Еще более неоднозначен результат, когда такую установку делают разные операторы. Проблема решается тестированием каждого оператора в отношении некоторого опорного изображения с созданием корректирующих файлов («профилей» оператора), позволяющих затем автоматически учитывать индивидуальные особенности зрения в текущей работе.
Передача монитором всей гаммы серых полей (от белого да черного) происходит так же как и воспроизведение яркостнои составляющей цветов хроматических (не нейтральных). Примерные зависимости яркостнои цветовой координаты Y от значений входных КЗС-кодов показаны на рис. 9.5 (а). Они хорошо аппроксимируются степенной функцией

9.1

где Скзс - значение равных между собой (от 0 до 255) входных КЗС сигналов, Y0— постоянная составляющая - яркость при нулевых значениях трех сигналов, a k - константа, устанавливаемая из условия Y = 1, когда все входные сигналы равны 255. Если ЦАП линейный, а таблицы вспомогательных нелинейных преобразований КЗС-кодов, учитывающие специфику тех или иных устройств ввода в программном обеспечении некоторых НИС, игнорируются, то эта зависимость описывает по существу световую характеристику ЭЛТ -связь между яркостью экрана и напряжением, которое управляет плотностью тока пучка электронов, возбуждающих люминофор. Для характеристики монитора А на рис. 9.5 (а) это аналитическое выражение имеет вид

9.2

С учетом общего закона восприятия внешних воздействий органами чувств, предполагающего относительную связь между раздражением и ощущением, световое возбуждение удобно представлять не яркостью, а ее отрицательным десятичным логарифмом. Тогда, например, мало выраженные на рис. 9.5 (а), но весьма заметные в области малых яркостей, отличия световых характеристик отображаются графически на рис. 9.5 (б) вполне адекватно визуальному впечатлению.

Рис. 9.5 Световые характеристики двух мониторов в абсолютных яркостях (а) и в их отрицательных логарифмах (б)

Для достоверной передачи не только яркости, но и цветности входные сигналы монитора, независимо от того, в каком типе считывателя они получены, должны быть подвергнуты соответствующему преобразованию. Причина заключается в том, что в основу синтеза цвета здесь положены вполне реальные цвета трех люминофоров, а кривые сложения для них значительно отличаются от используемых при расчетах в другой колориметрии. Это обстоятельство поясняет схема на рис. 9.6. Если сканер, например, колориметрический, то значения цветовых координат XYZ выражают собою площади под кривыми сложения стандартного наблюдателя, промодулированными исходным цветовым стимулом. Чтобы воспроизвести его тремя основными цветами монитора, используют процедуру матричного преобразования, основанную на известном положении цветоведения: любой набор функций сложения глаза является линейной комбинацией других наборов таких функций [4.6]. В двух рассмотренных в предыдущем разделе вариантах управления цветом эти преобразования могут быть соответственно либо наперед заданы на основе стандартизованных характеристик монитора и считывателя, либо установлены экспериментально, например, процедурами CMS. Достоверная передача обеспечивается при этом для всех цветов, вмещаемых цветовым охватом монитора.

Рис. 9.6 Условие дополнительного преобразования сигналов колориметрического сканера для монитора (по Л. 1.4)

В рассмотренных выше примерах воспроизведение на мониторе предполагалось колориметрически тождественным. Однако оно может быть вполне удовлетворительным, когда в качестве исходных объектов используются оригиналы отражения. Натурные же изображения, особенно естественного наружного освещения, являясь колориметрически точными, покажутся, тем не менее, как подчеркивается в Л. 1.4, тусклыми, малоконтрастнымии ненасыщенными. Причина заключается в том, что при построении системы отображения для более широкой номенклатуры источников изобразительной информации принимают во внимание дополнительные, не учитываемые стандартной колориметрией физические и психологические факторы.
Первый из этих факторов обусловлен световым фоном. Помимо излучения монитора,к оператору поступает и часть отражаемого экраном внешнего освещения (от ламп,окон и т. п.). Экран отражает также и собственный рассеянный свет, возвращенный ему другими предметами, например, белой рубашкой оператора. В производственных помещениях для уменьшения этого фона принимаются специальные меры: невысокая яркость освещения, обрамление экранов защитными кожухами, темная мебель, поглощающая свет одежда персонала и т. п. Но даже при этом уровень фоновой засветки от экрана составляет от 0,5 до 1,0%.
При оценке излучения в единицах яркости, как на графиках рис.9.7 (а), фон, составляющий всего 1%, казалось бы, мало исказит общую картину. Однако, если принять во внимание логарифмический закон восприятия яркостей, искажения оказываются очень существенными. В этом убеждают те же зависимости, представленные на рис. 9.7 (б) в отношении отрицательного логарифма яркости. Линейный график предполагает здесь неискаженную передачу, например некоторой ступенчатой шкалы с максимально возможным количеством деталей яркости, в отсутствие какой-либо фоновой засветки. Второй график соответствует суммарной яркости монитора и фоновой помехи. Ее действие сосредоточено в тенях и ведет к значительной потере деталей. Имитируя на экране монитора изменения оптических плотностей, линейно связанных с отрицательными логарифмами яркости, теряют все поля шкалы в диапазоне от 2,0 до 3,0 ед.! Будучи ближе к нейтральному, белому свету, внешний фон снижает также насыщенность темных цветов, как бы разбеливая их.

Рис. 9.7 Влияние внешней засветки (фона монитора) в 1,0% на линейно возрастающую яркость воспроизводимого объекта в абсолютных яркостях (а) и в их логарифмах (б)

В отношении печатных оттисков и оригиналов отраженного света, где интервал плотностей редко превышает 2,0 ед., эти искажения не так существенны и могут быть без потерь скомпенсированы соответствующим нелинейным преобразованием входного сигнала. Когда же речь идет о моделировании на экране изображений слайдов или самих натурных сцен с перепадами яркостей в четыре - пять порядков, искажения оказываются весьма существенными.
Для компенсации фоновой засветки в сигнал изображения вносят пре-дискажения, которые уменьшают (вычитают) яркости последнего в тенях по экспоненциальному закону. Тогда линейное воспроизведение яркости достигается в преобладающей части диапазона, за исключением самых малых значений.
К другим факторам, неучитываемым колориметрией, относят, в частности, пониженную, по сравнению с естественными объектами и большинством изобразительных оригиналов и оттисков, четкость и резкость экранных изображений. Известно, что снижение этих пара метров влечет за собой уменьшение воспринимаемого яркосгного контраста и насыщенности цвета. В отношении воспроизведения внешних объектов снижение контрастности и выраженности цветового тона обусловлено также в сотни раз меньшей абсолютной яркостью экранного изображения.
Изображение на экране, как правило, не рассматривается одновременно с объектом и поэтому оценивается по отношению к имеющемуся в памяти. Однако она имеет свойство хранить цвета более насыщенными, чем они есть на самом деле. Установлено, что многие подсознательно желают видеть цвета более насыщенными, а не такими, как они их помнят.
Включая компенсацию фоновой засветки (порядка 1%), эти психовизуальные факторы учитываются стандартами сигналов ТВ вещания. В результате, коррекция яркосгного сигнала достигает там 15% при аналогичных коррекциях и по цветным каналам для повышения насыщенности. Подобную «перекоррекцию» могут предусматривать калибровки компьютерных мониторов или сигналы «электронных» изображений, не ориентированных напрямую на воспроизведение в печати. В итоге все это может привести к отклонениям от колориметрического тождества не всегда желательным для видеопробы. Она предназначена не для имитации реальных объектов, а моделирования полиграфических оригиналов и оттисков, т. е. для оценки цвета, учитывающей условия восприятия исходных и конечных изображений в репродукционном процессе.